新型垂直场效应晶体管结构及制造方法与流程

本发明涉及半导体，特别是一种新型垂直场效应晶体管结构及制造方法。

背景技术：

1、传统vdmos器件在终端区域需要通过p型离子注入并推结形成pring区，以实现较高的击穿电压；该pring区通常需要单独的一张pring光罩，额外增加光刻层次，导致制造成本上升；对于高压vdmos，终端pring区一般采用横向变掺杂（vld）结构，需要较长的终端尺寸，从而使芯片整体尺寸增加。因此，如何在保证器件耐压和电学参数的同时，减少光罩数量、缩短终端尺寸并降低芯片成本，是本领域需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种新型垂直场效应晶体管结构及制造方法，本发明通过工艺及版图结构调整，解决由于传统vdmos需要单独的一张pring光罩而导致的制造成本的增加，且通过结构设计和工艺调制，减小终端的尺寸从而减小整体芯片的尺寸。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种垂直场效应晶体管结构，包括晶体管本体，晶体管本体包括半导体衬底、位于所述半导体衬底上的外延层、形成于所述外延层中的有源区和围绕所述有源区的终端区，所述有源区包括pbody区、源区、栅氧和多晶硅栅，所述终端区包括场氧和位于所述场氧下方的终端p型区，所述终端p型区由设置在所述终端区的多个间断的p型离子注入窗口注入p型离子并经高温推结使相邻注入区相连形成；所述p型离子注入窗口由与所述有源区刻蚀同一掩膜同步刻蚀形成，且所述终端p型区与所述有源区的pbody区在同一p型离子注入步骤和同一高温推结步骤中形成；所述终端p型区的表面杂质浓度沿终端区呈多峰值抛物线分布。

3、作为本发明的进一步改进，所述p型离子注入窗口的形状为正方形、长方形或圆形。

4、作为本发明的进一步改进，所述p型离子注入窗口为间断的方形区域，且所述p型离子注入窗口的尺寸和间距被配置为使所述终端p型区能够全耗尽。

5、作为本发明的进一步改进，所述终端区边缘设置有凸边，所述p型离子注入窗口位于所述凸边内侧的终端区域。

6、作为本发明的进一步改进，所述有源区的上方设置有栅极区域。

7、本发明还提供一种如上所述的垂直场效应晶体管结构的制造方法，包括以下步骤：

8、①提供半导体衬底，并在所述半导体衬底上形成外延层；

9、②生长场氧，利用同一掩膜同步刻蚀有源区，并在终端区刻出多个间断的p型离子注入窗口；

10、③进行jfet注入，生长栅氧，淀积并刻蚀多晶硅以形成多晶硅栅；

11、④进行p型离子注入，有源区通过自对准注入形成pbody区，终端区通过所述p型离子注入窗口同时注入p型离子；

12、⑤进行高温推结，使所述有源区形成pbody区，并使所述终端区相邻注入区相连形成终端p型区，且所述终端p型区的表面杂质浓度沿终端区呈多峰值抛物线分布；

13、⑥进行后续vdmos工艺。

14、作为本发明的进一步改进，步骤④中p型离子注入与步骤③中jfet注入的剂量组合被配置为实现终端耐压，步骤⑤中高温推结的时间被配置为使终端区相邻注入区相连。

15、本发明的有益效果是：

16、本发明采用体区（cell区）的pbody层作为结终端p型层，替代传统的pring层，减少了光刻层次，降低了制造成本，且通过设置间断的方形区域实现可全耗尽的较低浓度的pbody层，保证较高的击穿电压，这种结构的终端较之传统结构，终端尺寸大幅减少，从而减小了整体芯片尺寸，进一步降低了芯片成本；终端p型区表面杂质浓度呈多峰值抛物线分布，有利于优化终端电场分布；击穿电压约为552v，输出特性良好。

1.一种垂直场效应晶体管结构，包括晶体管本体（1），晶体管本体（1）包括半导体衬底（8）、位于所述半导体衬底（8）上的外延层（7）、形成于所述外延层（7）中的有源区（2）和围绕所述有源区（2）的终端区（13），所述有源区（2）包括pbody区（9）、源区、栅氧（51）和多晶硅栅（6），所述终端区（13）包括场氧（5）和位于所述场氧（5）下方的终端p型区（3），其特征在于，所述终端p型区（3）由设置在所述终端区（13）的多个间断的p型离子注入窗口（11）注入p型离子并经高温推结使相邻注入区相连形成；所述p型离子注入窗口（11）由与所述有源区（2）刻蚀同一掩膜同步刻蚀形成，且所述终端p型区（3）与所述有源区（2）的pbody区（9）在同一p型离子注入步骤和同一高温推结步骤中形成；所述终端p型区（3）的表面杂质浓度沿终端区呈多峰值抛物线分布。

2.根据权利要求1所述的垂直场效应晶体管结构，其特征在于，所述p型离子注入窗口（11）的形状为正方形、长方形或圆形。

3.根据权利要求1所述的垂直场效应晶体管结构，其特征在于，所述p型离子注入窗口（11）为间断的方形区域，且所述p型离子注入窗口（11）的尺寸和间距被配置为使所述终端p型区（3）能够全耗尽。

4.根据权利要求1所述的垂直场效应晶体管结构，其特征在于，所述终端区（13）边缘设置有凸边（12），所述p型离子注入窗口（11）位于所述凸边（12）内侧的终端区域。

5.根据权利要求1所述的垂直场效应晶体管结构的方法，其特征在于，所述有源区（2）的上方设置有栅极区域（4）。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的垂直场效应晶体管结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的垂直场效应晶体管结构的制造方法，其特征在于，步骤④中p型离子注入与步骤③中jfet注入的剂量组合被配置为实现终端耐压，步骤⑤中高温推结的时间被配置为使终端区相邻注入区相连。